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📜  查找字符串数组是否可以链接形成一个圆圈 |设置 1(1)

📅  最后修改于: 2023-12-03 15:40:23.720000             🧑  作者: Mango

查找字符串数组是否可以链接形成一个圆圈 | 设置 1

在这个问题中,我们需要判断给定的字符串数组是否可以通过连接形成一个圆圈。具体地说,我们需要考虑以下两个问题:

  1. 是否能够通过连接所有字符串形成一个圆圈;
  2. 如果可以,我们需要找到一个起点,使得依次遍历所有字符串后能够回到起点。
算法设计

一个显然的想法是通过回溯法来解决这个问题。我们可以从第一个字符串开始,枚举它可以连接的所有字符串,并往下递归,直至所有字符串都被遍历。若存在一条路径可以回到起点,则存在解;否则不存在。但是,这个方法的时间复杂度非常高,是指数级别的。

另一个更加高效的算法是基于欧拉回路的性质。由于我们需要将所有字符串连接起来形成一个圆圈,因此我们可以通过欧拉回路的算法判断一个图是否存在欧拉回路,从而确定字符串数组是否可以通过连接形成一个圆圈。具体地说,我们可以将每个字符串看作一个节点,若两个节点的首尾可以连接,则它们之间连一条边。

检查该图是否存在欧拉回路的算法如下:

  1. 从一个任意节点开始出发,试图走到它的下一个未访问节点。
  2. 如果无法进行步骤1,则选取任意一个已访问节点作为下一个起点,并基于该节点继续步骤1。
  3. 如果所有节点都已被访问,则存在欧拉回路;否则不存在。

在找到欧拉回路之后,我们可以从任意一个节点开始遍历整个圆圈。存在多个起点的情况时,我们需要遍历每一个不同的起点,找到满足条件的解。

代码实现

下面是一个示例函数的代码实现。它的输入是一个字符串数组,输出是一个布尔值,表示该数组是否可以通过连接形成一个圆圈。

def can_form_circle(words: List[str]) -> bool:
    # 构建图,每个节点对应一个字符串
    graph = defaultdict(list)
    in_degrees = defaultdict(int)
    for i in range(len(words)):
        graph[words[i - 1]].append(words[i])
        in_degrees[words[i]] += 1
    
    # 检查是否存在欧拉回路
    start = words[0]
    stack = [start]
    visited = set()
    while stack:
        node = stack[-1]
        if not graph[node]:  # 所有邻居节点都已被访问
            stack.pop()
            visited.add(node)
        else:
            next_node = graph[node].pop(0)
            stack.append(next_node)
    
    if visited != set(words) or in_degrees != Counter(graph):
        return False
    
    # 找到起点
    for i, word in enumerate(words):
        if word == start:
            break
    
    # 检查是否存在一条路径回到起点
    visited = set([i])
    for j in range(i, i + len(words)):  # 依次访问所有节点
        k = j % len(words)
        if k in visited:  # 已被访问过,直接返回False
            return False
        visited.add(k)
        if k == i + len(words) - 1:  # 可以回到起点
            return True
    return False
总结

在这个问题中,我们介绍了如何利用欧拉回路的性质来判断一个字符串数组是否可以通过连接形成一个圆圈。具体而言,我们首先将每个字符串看作一个节点,构建一个有向图,然后检查该图是否存在欧拉回路。如果存在,则证明该字符串数组可以通过连接形成一个圆圈;否则不存在。

这个算法的时间复杂度为O(n),其中n表示字符串的个数。